Les diodes de contournement du module PV sont des dispositifs d'alimentation semi-conducteurs utilisés dans la boîte de jonction des panneaux solaires photovoltaïques pour protéger les cellules et les modules photovoltaïques de l'effet de point chaud.
Les diodes de contournement sont connectées en parallèle avec le panneau solaire. Lorsque le panneau solaire fonctionne normalement, le courant généré par les cellules est effectué et transféré normalement. Cependant, si l'effet de point chaud se produit sur le panneau solaire (par exemple, en raison de la poussière, des ombres, etc. obstruant partiellement le panneau), les diodes de dérivation sont automatiquement activées, contournant les cellules affectées et permettant au courant de circuler à travers le circuit de dérivation. Cette stratégie empêche le panneau solaire de brûler en raison d'un courant important causé par l'effet de point chaud, permettant au système d'énergie solaire de continuer à produire de l'électricité. Cela réduit considérablement le risque de dommages cellulaires ou même de feu en raison d'une surchauffe, garantissant ainsi le fonctionnement stable et sûr de la ferme solaire.
Caractéristiques clés de la diode de contournement:
La tension de panne inverse de la diode doit être supérieure à la somme des tensions de circuit - ouvertes des cellules solaires connectées en parallèle;
Le courant de fonctionnement de la diode doit être supérieur au courant de circuit court - de la cellule solaire individuelle;
La chute de tension de la diode doit être aussi petite que possible. Lorsque le courant est constant, une plus grande chute de tension augmente la probabilité de production de chaleur, provoquant potentiellement une défaillance de la diode;
La résistance thermique de la diode reflète sa capacité de dissipation thermique; Plus la résistance thermique est faible, meilleure est la dissipation de la chaleur;
La température maximale de la jonction reflète la tolérance à la chaleur de la diode. Si la température de fonctionnement de la diode dépasse cette limite pendant une longue période, elle peut surchauffer et échouer. La température de la jonction doit généralement être supérieure à 200 degrés.
Sans diodes de contournement, ce qui se passera lorsqu'il sera ombré
Supposons maintenant que la cellule solaire NO2 dans la chaîne est devenue partiellement ou entièrement ombragée tandis que les deux cellules restantes de la chaîne connectée en série ne l'ont pas, c'est-à-dire qu'elles restent en plein soleil. Lorsque cela se produit, la sortie de la chaîne connectée en série réduira considérablement comme indiqué.
Supposons maintenant que la 2ème cellule dans la chaîne de cellules solaires est partiellement ou complètement ombragée pour apporter un point chaud, tandis que les deux autres cellules solaires ne sont pas ombrées, c'est-à-dire qu'elles sont toujours en pleine lumière. Lorsque cela se produit, la puissance de sortie de la chaîne de cellules solaires baissera fortement, comme le montre la figure.
Parce que la cellule ombrée fait chuter son courant, la cellule saine et non ombragée s'adapte à ce courant chute en augmentant sa tension de circuit - ouverte sur la courbe caractéristique i - v. Cela fait que la cellule ombrée devient inverse biaisée, générant une tension négative à travers ses bornes.
Cette tension inverse fait que le courant s'écoule dans la direction opposée à travers la cellule ombrée, ce qui le fait consommer de la puissance à un rythme qui dépend de l'ISC et de l'IMPP. Par conséquent, une cellule entièrement ombragée subit une chute de tension inverse dans toutes les conditions de courant et dissipe ou consomme donc la puissance plutôt que de la générer.
Avec diode de contournement pour protéger l'insuffisance des cellules solaires contre les points chauds
Dans des conditions d'ombre, la 2ème cellule solaire s'arrête pour produire de l'électricité, se comportant de manière similaire à la résistance aux semi-conducteurs que nous avons décrite sur ce qui précède. Étant donné que la cellule ombrée génère une puissance inverse, il est en avant biais la diode de dérivation parallèle, détournant le courant des deux cellules saines à la diode de dérivation, comme le montrent les flèches vertes dans le diagramme ci-dessus. Ainsi, la diode de contournement connectée à travers la cellule ombrée crée un chemin de courant qui maintient le fonctionnement des deux autres cellules photovoltaïques.
Un autre avantage des diodes de dérivation parallèles est que lorsqu'il est biaisé vers l'avant, c'est-à-dire lorsqu'ils conduisent, la chute de tension vers l'avant est d'environ 0,6 volts, limitant ainsi toute tension négative inverse élevée amenée par la cellule ombrée, réduisant ainsi les conditions de température de la tache chaude et donc la défaillance de la cellule, permettant à la cellule de se rétablir lorsque l'ombrage est supprimé.